全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
林业科学研究　2008, 21 (5) : 719～723
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2008) 0520719205
黄土丘陵沟壑区杏树 —黄芪复合系统对
土壤理化性质的影响
高　峻 1 , 郑　曼 2 , 孟　平 1 , 张劲松 1
(1. 中国林业科学研究院林业研究所 ,国家林业局林木培育重点实验室 ,北京　100091;
2. 国家林业局调查规划设计院 ,北京　100714)
摘要 :以黄土丘陵沟壑区梯田杏树 —黄芪复合系统为研究对象 ,研究了杏园间作黄芪 2 a后对土壤理化性质的影
响。结果表明 :杏树 —黄芪复合系统和清耕杏园中土壤理化性质均存在明显的垂直分布层次性和水平分布差异性。
杏园间作黄芪 2 a后 ,可使 0～60 cm土层土壤密度降低 0. 8～1. 4 g·cm - 3 ;土壤总空隙度、土壤稳定入渗率分别增
加 1. 6～4. 7个百分点、0. 10～0. 35 mm ·m in - 1 ;全 N、全 K以及速效 N、速效 K含量分别增加 0. 10～0. 32、
0. 8～5. 5 g·kg- 1、1. 3～13. 3、3. 0～33. 7 mg·kg- 1 ;土壤有机质含量增加 0. 03～0. 52 g·kg- 1 ,其中 , 0～20 cm土层
增加量尤为显著 ,可达 0. 4～0. 5 g·kg- 1 ;但全 P及速效 P含量有所降低 , 0～60 cm土层分别降低 0. 02～0. 15 g·
kg- 1和 0. 07～1. 48 mg·kg- 1。间作黄芪对距离树行不同处的土壤理化性质影响不同 ,距离树行越近 ,越明显。回
归分析表明 ,土壤稳定入渗率与土壤密度呈负相关、与土壤空隙度呈正相关。在黄土丘陵沟壑区幼龄期果园间作黄
芪具有很好的可行性 ,适于当地推广应用。
关键词 :黄土丘陵区 ;杏 —黄芪果药复合系统 ;土壤理化性质
中图分类号 : S714. 2　　　　　文献标识码 : A
收稿日期 : 2007206212
基金项目 : “十一五”国家科技支撑计划课题 (2006BAD03A0501)和国家林业局退耕还林科技支撑项目 (200377 - 2)
作者简介 : 高峻 (1974—) ,男 ,湖北钟祥人 ,助理研究员 ,主要从事复合农林业、水土资源高效利用方面的研究.
Effects of A rm en iaca sib irica2A straga lus System on So il Physi2chem ica l
Properties of the H ill and Gully Area on the L oess Pla teau
GAO Jun1 , ZHENG M an2 , M ENG Ping1 , ZHANG J in2song1
(1. Research Institute of Forestry, CAF; Key Laboratory of Tree B reeding and Cultivation, State Forestry Adm inistration, Beijing　100091, China;
2. Academy of Forest Inventory and Planning, State Forestry Adm inistration, Beijing　100714, China)
Abstract:Based on the A rm en iaca sibirica2Astraga lus system in hill2gully area of the Loess Plateau Regions, the
effects of A straga lus intercropped in A rm eniaca sibirica orchard after two years on the soil physical and chem ical
p roperties was studied. The results showed that there existed vertical distribution gradation and the horizontal
distribution difference in soil physical and chem ical p roperties. Compare with A rm eniaca sibirica without covering,
the average soil density of the 0—60 cm soil layer in A rm eniaca sibirica2A straga lus system decreased by 0. 8—
1. 4 g·cm - 3 , the soil total porosity increased by 1. 6% —4. 7% , and the soil saturated hydraulic conductivity
increased by 0. 10—0. 35 mm ·m in - 1 , respectively. A t the same time, the total N , total K and available N ,
available K increased by 0. 10—0. 32, 0. 8—5. 5 g·kg- 1 , 1. 3—13. 3 mg·kg- 1 and 3. 0—33. 7 mg·kg- 1 ,
respectively. The soil organic matter increased by 0. 03—0. 52 g·kg- 1 , especially, which increased by 0. 40—
0. 52 g·kg- 1 in the layer of 0—20 cm. But the total P and available P decreased by 0. 02—0. 15 g·kg- 1 and
0. 07—1. 48 mg·kg- 1. The effect of intercropp ing Astraga lus on soil physical and chem ical p roperties which in
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
different distance from tree row were different, the nearer to the tree row, the bigger effect is. Regression showed
that there were good positive correlation between the soil saturated hydraulic conductivity and the soil density, the
negative correlation between the soil saturated hydraulic conductivity and soil total porosity. There was good
feasibility of intercropp ing A straga lus in A rm eniaca sibirica orchard, and this model can be penetrated in hill2gully
area of the Loess Plateau Regions.
Key words: H ill2gully A rea of the Loess Plateau Regions; A rm en iaca sibirica2A straga lus system; soil physical and
chem ical p roperties
　　山杏 (A rm eniaca sibirica (L. ) Lam. )抗逆性强 ,
生长迅速、根系发达 ,是黄土丘陵沟壑区的主要造林
树种 ,也是近年来该区的主要经济林种之一 [ 1 - 2 ] ,但
新植幼林地的效益滞后。黄芪 (A straga lus spp. )是
一种多年生豆科草本植物 ,为我国著名的常用滋补
中药材 ,由于黄芪药性温和 ,被称之为“补气固表之
圣药 ”,广泛应用于临床配方 [ 3 ]。其生态适应性强 ,
耐严寒、抗干旱 ,对土壤要求不严 ,能在山西黄土丘
陵沟壑区生长。近年来 ,黄芪的市场需求量持续增
加 ,引发了对黄芪的过度采挖 ,使其越来越少 ,因此
人工栽培黄芪 ,对满足药用市场的要求具有十分重
要的意义。农林复合系统结构的特殊性和复杂性 ,
尤其是系统内土壤受到不同种植物根系活动的影
响 ,间作对土壤理化性质的影响如何 ,能否有利于改
善土壤理化状况使系统内的组分协调生长 ,是发展
杏园 —黄芪复合模式最重要的理论依据。为此 ,本
研究以山西中阳县黄土丘陵区沟壑区为例 ,以清耕
杏园为对照 ,分析退耕梯田杏树幼林间作黄芪后对
土壤理化性质的影响 ,旨在为该地区果药复合系统
优化结构配置及林业生态建设提供必要的理论
依据。
1　试验区概况
试验区地处山西省中阳县境内 ,为温带大陆性季
风气候。平均海拔 1 300 m,历年平均气温 6～10 ℃,
年均降水量 500 mm,年日照时数 2 708. 4 h,年太阳总
辐射 1 357. 5 kcal·cm - 2 ,无霜期 130～170 d,积温
3 490～4 054 ℃。土壤类型主要是壤土 ,试验区自然
植被以侧柏 ( Platycladus orientalis (L inn. ) Franco)、油
松 ( Pinus tabulaeform is Carr. )、柠条 ( Caragana Kor2
shink ii Kom. )、蒿属 (A rtem isia L. )为主。
2　研究方法
2. 1　试验设计
试验研究对象为梯田杏 —黄芪复合系统 ,以清
耕杏园为对照 , 杏树平均株高 195 cm。梯田宽
32 m,长 170 m。2003年春季栽植杏树 (2年生 ) ,南
北行向 ,株行距均为 3 m ×4 m。2004年春季在行间
播种黄芪 ,黄芪定植行距为 20 cm,在苗高 4 cm时按
株距 4 cm间苗 ,在苗高 10～12 cm时按株距 10 cm
定苗 ,黄芪带距离东西树行各 50 cm。每年 7月对黄
芪进行打顶 ,以控制株高。2005年 10月 15日 —10
月 23日进行样品采集与测定后采收黄芪。采收时
黄芪平均株高 56 cm,干黄芪根产量约 3 100 kg·
hm - 2 , 90%的黄芪根位于土层 50 cm以上。
2. 2　样品采集与测定方法
在距西树行 80、200、320 cm 处设置 3条采样
(或测定 )线 ,在各采样线上随机确定 5个采样点 ,采
集 0～20、20～40、40～60 cm土壤样品 (图 1)。用
Guelph渗透仪 [ 4 - 6 ]在田间直接测定土壤稳定入渗
率 ,用环刀法 (环刀容积 100 cm3 )测定土壤密度、总
空隙度。同时在样线上采集土壤样品 ,捡出植物根
系后混匀 ,风干后磨碎过筛用于土壤养分含量的测
定 ,土壤养分含量按常规分析方法测定 [ 7 ]。
图 1　采样线示意图
3　结果与分析
3. 1 土壤密度、总孔隙度以及土壤稳定入渗率的
变化
土壤密度和孔隙度是衡量土壤结构优劣的 2个
重要指标 ,并影响土壤水分的渗透性。从表 1可以
看出 :在清耕杏园和杏 —黄芪复合系统中 ,随着土层
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第 5期 高 　峻等 :黄土丘陵沟壑区杏树 —黄芪复合系统对土壤理化性质的影响
深度的增加 ,土壤密度在逐渐增加 ,而总空隙度和土
壤稳定入渗率均逐渐减小 ,统计分析表明不同土层
深度的土壤密度、总空隙度、土壤稳定入渗率的差异
均显著 (α= 0. 05) ;距离东西树行 80 cm处的土壤密
度、总空隙度和土壤稳定入渗率比树行中间的大 ,且
与行中间差异显著 ,但东西行间差异不显著。马祥
华等 [ 8 ]在研究黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中土
壤物理特性变化时亦得到一致的研究结果。
与清耕杏园相比 (表 1) ,杏园间作黄芪 2 a后 ,
在 0～60 cm土层内土壤密度、总空隙度 ,土壤稳定
入渗率等土壤物理参数均发生了显著变化 (α =
0. 05) ,其中 ,杏 —黄芪复合系统中 0～20、20～40、
40～60 cm土层内土壤密度较清耕杏园分别减少 0.
122～0. 142、0. 088 ～0. 096 、0. 081 ～0. 084 g·
cm
- 3 ;总空隙度分别较清耕杏园增加 3. 62～4. 70、
2. 80～3. 02、1. 62～2. 75个百分点 ;土壤稳定入渗
率分别增加 0. 31 ～0. 35、0. 15 ～ 0. 17、0. 11 ～
0. 14 mm·m in - 1。土壤密度降低、总孔隙度增加和
土壤入渗能力的增强反映出间作黄芪后土壤结构更
好 ,这与其它一些研究者的结果一致。如 ,沈洁等 [ 9 ]
研究表明 :茶 —苜蓿复合系统的土壤密度和土壤总
空隙度比单作茶树的高 ,其中苜蓿距离茶树 30、60、
90 cm处的 0～20 cm土层密度分别减小 0. 09、0. 07、
0. 04 g·cm - 3 ,土壤总空隙度增加 3. 40、2. 64、1. 51
个百分点 ;李会科等 [ 10 ]的研究也表明 :种植豆科牧
草可对渭北苹果园 0～40 cm土层土壤密度平均降
低 8. 15% , 20～40 cm 土层可降低 13. 9% ;王国梁
等 [ 11 ]在研究黄土丘陵沟壑区植被恢复对土壤稳定
入渗的影响时也发现 ,草本群落可显著降低土壤密
度 ,增加土壤空隙度 ,从而提高土壤的稳定入渗率 ,
比较不同植被群落 ,清耕苹果园的土壤密度最大 ,空
隙度和稳定入渗率最小。
回归分析表明 :系统中土壤稳定入渗率与土壤
密度呈负相关、与土壤空隙度具有正相关关系。由
于黄芪根系对土壤的穿插分割作用能使土体碎裂 ,
尤其是根孔的增加而改变土壤结构 ,增加土壤孔隙
度 ,降低土壤密度 ,使土壤入渗性能得到改善 ,稳定
入渗率增加。相关研究指出植被在恢复过程中往往
会形成生物性大孔 [ 12 ] ,由于生物性大孔具有较好的
连通性且孔隙直径较大 ,使水分在土壤中的移动加
快 ,有些生物性大孔中还会形成优势流 [ 13 - 14 ] ,从而
使水分在土壤中的移动速度更快。同时 ,植被每年
形成的落叶以及死亡根系分解后形成的有机质进入
土体后使土体质地变轻 ,对增加土壤空隙度、降低密
度也有一定的贡献。在距离树行 80 cm处 ,由于杏
树落叶形成的有机质较行中间多 ,使得树行中间的
土壤密度比较大、土壤总孔隙度和稳定入渗率小。
表 1　不同系统内土壤密度及土壤总孔隙度的变化
系统 土层深度 / cm
距西树行距离 / cm
土壤密度 / ( g·cm - 3 )
80 200 320
土壤总孔隙度 / %
80 200 320
土壤稳定入渗率 / (mm·m in - 1 )
80 200 320
清耕杏园 0～20 1. 275 1. 299 1. 277 52. 14 50. 41 51. 37 2. 27 2. 24 2. 29
20～40 1. 329 1. 359 1. 327 50. 29 49. 61 50. 45 2. 11 2. 07 2. 14
40～60 1. 364 1. 389 1. 363 49. 19 49. 14 49. 16 1. 69 1. 61 1. 70
杏—黄芪复合 0～20 1. 133 1. 177 1. 136 56. 13 54. 03 56. 07 2. 62 2. 55 2. 61
20～40 1. 236 1. 271 1. 231 53. 31 52. 41 53. 34 2. 28 2. 24 2. 29
40～60 1. 283 1. 305 1. 281 51. 94 50. 76 51. 82 1. 83 1. 72 1. 81
3. 2　不同深度土壤全 N、全 P、全 K含量的变化
由表 2可以看出 :清耕杏园和杏 —黄芪复合系
统中随土层深度增加全 N、全 P、全 K等养分锐减 ,
土壤养分主要聚集在 0～20 cm土壤表层 ,表现出明
显的垂直分布层次性。距离树行 80 cm处含量较行
中间低 ,说明全 N、全 P、全 K等养分存在竞争吸收
的贫乏区。统计分析表明 ,在不同土层深度处、树行
中间处和距离东西树行 80 cm处各层土壤全 N、全
P、全 K的差异显著 (α= 0. 05)。
间作黄芪 2 a后 , 0～60 cm土层全 N、全 K含量
比清耕杏园的高 ,而全 P含量却比清耕杏园的低。
其中 ,在 0～20、20～40、40～60 cm土层内土壤全 N
较清耕杏园分别增加了 19. 83% ～ 25. 40%、
12. 35% ～23. 16%和 11. 29% ～19. 74% ;全 K分别
较清耕杏园增加了 13. 07% ～26. 07%、7. 88% ～
9. 15%和 6. 45% ～8. 33% ;全 P却降低了 14. 74%
～15. 96%、9. 09% ～12. 35%和 3. 51% ～5. 81% ,这
说明间作豆科的黄芪后能提高土壤 N、K含量 ,但易
造成 P的消耗 ,这可能是由于豆科黄芪的固 N作用
增加了土壤中的 N素 ,同时增加了杏树对磷素的需
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
求。闫德仁等 [ 15 ]在杨树 —大豆复合系统中也有相
同的结果 ,其认为土壤磷素的降低是由于豆科植物
生长消耗的磷素增大。周卫军等 [ 16 ]和 Suman等 [ 17 ]
在研究复合系统中 P的吸收利用、分配和迁移规律
时也有类似的研究结果。
表 2　不同系统内不同深度土壤全 N、全 P、全 K含量的变化
系统 土层深度 / cm
距西树行距离 / cm
全 N / ( g·kg - 1 )
80 200 320
全 P / ( g·kg - 1 )
80 200 320
全 K/ ( g·kg - 1 )
80 200 320
0～20 1. 16 1. 26 1. 14 0. 95 1. 08 0. 94 19. 9 21. 1 19. 7
清耕杏园 20～40 0. 79 0. 95 0. 81 0. 81 0. 99 0. 82 16. 5 17. 6 16. 4
40～60 0. 62 0. 76 0. 59 0. 59 0. 86 0. 57 12. 3 13. 2 12. 4
0～20 1. 39 1. 58 1. 37 0. 81 0. 95 0. 79 22. 5 26. 6 22. 4
杏—黄芪复合 20～40 0. 89 1. 17 0. 91 0. 71 0. 9 0. 73 17. 8 19. 8 17. 9
40～60 0. 69 0. 91 0. 67 0. 56 0. 81 0. 55 13. 1 14. 3 13. 2
3. 3　不同深度土壤速效养分的变化
从表 3可以看出 ,清耕杏园和杏 —黄芪复合系
统中土壤速效 N、速效 P、速效 K等养分与全 N、全
P、全 K的变化趋势一致 ,随土层深度增加速效 N、速
效 P、速效 K等养分也锐减 ,而且各土层的差异显著
(α = 0. 05) ,土壤速效养分亦主要聚集在 0～20 cm
土壤表层 ,树行中间处比距离树行 80 cm处高。间
作黄芪 2 a后 ,在 0～20、20～40、40～60 cm土层内
土壤速效 N较清耕杏园分别增加了 7. 4～13. 3、3. 6
～7. 6、1. 3～2. 7 mg·kg- 1 ;速效 K分别较清耕杏园
增加了 15. 5 ～33. 7、8. 5 ～13. 4、3. 0 ～5. 3 mg·
kg- 1。从表层到 60 cm土层深度增加的幅度逐渐降
低。0～60 cm土层速效 P含量比清耕杏园降低 ,降
低了 1. 32～1. 48、0. 58～0. 68 和 0. 07～0. 28 mg·
kg- 1。齐鑫山等 [ 18 ]研究也表明 :红富士苹果园间种
白三叶草 3 a后 0～30 cm土层的速效 N、速效 P和
速效 K含量比清耕苹果园平均提高 30. 5%、14. 6%
和 11. 2% ;但贺明荣等 [ 19 ]研究表明粮果间作种植
时 ,土壤速效 P含量降低 ,速效 N、速效 K不存在此
变化。
表 3　不同系统内不同深度土壤速效养分的变化
系统 土层深度 / cm
距西树行距离 / cm
速效 N / (mg·kg - 1 )
80 200 320
速效 P / (mg·kg - 1 )
80 200 320
速效 K/ (mg·kg - 1 )
80 200 320
0～20 32. 6 42. 1 31. 8 9. 86 9. 97 9. 67 186. 8 196. 2 185. 3
清耕杏园 20～40 21. 7 27. 3 22. 7 7. 27 7. 35 7. 18 118. 8 126. 4 116. 7
40～60 18. 6 19. 1 18. 5 5. 36 5. 24 5. 39 60. 3 89. 3 61. 1
0～20 40. 7 55. 4 39. 2 8. 38 8. 65 8. 29 202. 3 229. 9 201. 7
杏 -黄芪复合 20～40 25. 9 34. 9 26. 3 6. 59 6. 77 6. 59 127. 3 139. 8 126. 9
40～60 20. 1 21. 8 19. 8 5. 08 5. 17 5. 11 63. 7 94. 6 64. 1
3. 4　不同深度土壤有机质的变化
由表 4可以看出 :清耕杏园和杏 —黄芪复合系
统表层有机质含量高 ,随着土壤深度的增加 ,土壤有
机质和养分含量急剧下降 ,亦表现出明显的垂直分
表 4　不同系统内不同深度土壤有机质的变化
系统 土层深度 / cm
距西树行距离 / cm
土壤有机质 / ( g·kg - 1 )
80 200 320
0～20 1. 68 1. 57 1. 67
清耕杏园 20～40 1. 49 1. 32 1. 51
40～60 0. 85 0. 66 0. 83
0～20 2. 17 1. 96 2. 19
杏 - 黄芪复合 20～40 1. 73 1. 51 1. 74
40～60 0. 91 0. 69 0. 89
布层次性 ,与土壤养分存在一致的垂直分布趋势。
统计分析表明 : 在不同土层深度、距离东西树行
80 cm处与行中间的土壤有机质含量差异亦显著
(α= 0. 05) ,但东西行间差异不显著。杏园间作黄
芪 2 a后 ,杏 —黄芪复合系统土壤有机质含量明显
比清耕杏园土壤的高 ,这说明间作黄芪后有利于杏
园土壤有机质增加。杏 —黄芪复合系统中 0～20、
20～40、40～60 cm土层内土壤有机质较清耕杏园分
别增加 0. 39～0. 52、0. 19～0. 24和 0. 03～0. 06 g·
kg- 1 ,增加了 24. 84% ～31. 14%、14. 39% ～16. 11%
和 4. 55% ～7. 23% ,土层越深 ,增加的幅度越小。
齐鑫山等 [ 18 ]研究表明 ,红富士苹果园间种白三叶草
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第 5期 高 　峻等 :黄土丘陵沟壑区杏树 —黄芪复合系统对土壤理化性质的影响
3 a后 0～30 cm土层的有机质含量比清耕苹果园平
均提高 3. 3 g·kg- 1。
4　讨论与结论
多数试验表明 ,果园间作可改善土壤密度、土壤
总空隙度和土壤稳定入渗率等土壤 物 理 性
状 [ 9, 18, 21 ] ;同时 ,间作豆科植物可增加土壤养分含
量 [ 10, 18, 20 - 22 ]。也有研究者认为 ,豆科树种与间作农
作物之间氮素竞争作用较弱 ,甚至根本不存在氮肥
竞争 ,可能是豆科作物能够通过自身的生物固氮满
足其氮素需求 [ 23 - 25 ]。另外 ,许多学者 [ 20, 26 ]也进行
了果园间作对水土保持效果的研究 ,结果表明农林
复合结构对水土保持具有很好的效果。段舜山
等 [ 20 ]研究表明 ,赤红壤坡地幼龄果园间作牧草可比
清耕果园减少径流 30. 64% ～52. 64% ,减少土壤侵
蚀量 64. 32% ～91. 07%。黄土丘陵沟壑区梯田杏园
间作黄芪对水土保持的影响有待进一步研究。
从本研究结果来看 ,黄土丘陵沟壑区梯田杏园
中土壤密度、土壤总空隙度和土壤稳定入渗率等土
壤物理性质以及土壤有机质、全 N、全 P、全 K、速效
N、速效 P、速效 K等养分含量不仅存在明显的垂直
分布层次性 ,而且在水平分布上也存在着差异性。
回归分析表明 ,土壤稳定入渗率与土壤密度呈负相
关、与土壤空隙度具有很好的正相关关系。间作黄
芪 2 a后对土壤密度、土壤总空隙度和土壤稳定入
渗率等土壤物理性质有显著的改善作用 ,距离树行
越近 ,这种改善作用越明显。间作黄芪虽降低了磷
素 ,但土壤有机质、其它养分含量显著提高 ,说明
杏 —复合系统在该区是一种很好的生产方式 ,但是
对杏树后期生长的影响如何 ,还有待进一步研究 ;同
时 ,在杏园的管理过程中亦需适当加大磷肥施用量 ,
以减小间作的不利影响。
参考文献 :
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